淬火-配分鋼中的殘余應(yīng)力分布研究.pdf

1、新型先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的開發(fā)利用離不開對(duì)制造過程中形成的殘余應(yīng)力分布的研究。新近開發(fā)的淬火-配分鋼其顯微組織由貧碳的馬氏體與富碳的殘余奧氏體組成，顯示出高強(qiáng)、高塑和高韌的優(yōu)異綜合力學(xué)性能，經(jīng)近十年的理論研究已逐漸投入實(shí)用化開發(fā)。為此，需要揭示新型淬火-配分工藝導(dǎo)致的材料內(nèi)部殘余應(yīng)力分布規(guī)律，探索與殘余應(yīng)力分布密切相關(guān)的顯微組織因素，尤其是殘余奧氏體含量，合金碳含量和晶粒尺寸等對(duì)殘余應(yīng)力變化的影響作用，以為該類鋼材的制造和應(yīng)用提供參考。為此，本

2、文分別選用低碳(Fe-0.15C)和中碳(Fe-0.4C)兩種合金，分別進(jìn)行淬火-配分和傳統(tǒng)的淬火-回火處理后，利用盲孔測(cè)應(yīng)力法測(cè)量試樣表面的應(yīng)力分布以及應(yīng)力隨試樣厚度的變化情況，結(jié)合顯微組織的觀察，分析了成分－顯微組織－殘余應(yīng)力之間的關(guān)系，獲得優(yōu)化淬火-配分試樣內(nèi)殘余應(yīng)力分布的主導(dǎo)因素。主要的研究成果總結(jié)如下：
　　1、分別經(jīng)淬火-回火和淬火-配分工藝處理后，中碳板狀試樣中表面至心部的殘余應(yīng)力分布均介于U形和 W形之間，即，試樣

3、表面處于拉應(yīng)力狀態(tài)，其絕對(duì)值最大。隨著厚度的變化，殘余應(yīng)力在試樣次表面急劇降低并轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，隨后又逐漸轉(zhuǎn)化成拉應(yīng)力并在心部保持在一個(gè)較低的應(yīng)力水平上。
　　2、淬火-配分試樣的淬火終止溫度高，馬氏體轉(zhuǎn)變量低，因而受到較小的熱應(yīng)力與相變應(yīng)力影響。同時(shí)，該類試樣內(nèi)會(huì)形成高含量的殘余奧氏體和貧碳的馬氏體基體，分別有利于內(nèi)應(yīng)力的弛豫及其自身的軟化。對(duì)比淬火-回火試樣，其沿厚度分布的殘余應(yīng)力數(shù)值更低，梯度更緩，顯示更優(yōu)的殘余應(yīng)力分布狀況。

4、
　　3、經(jīng)淬火-配分工藝處理后，低碳和中碳試樣的表面均為拉應(yīng)力，但中碳試樣中數(shù)值較低，顯示增加合金的碳含量反而有利于殘余應(yīng)力的改善。此外，奧氏體化前冷軋以細(xì)化晶粒進(jìn)一步降低表面的拉應(yīng)力數(shù)值，對(duì)優(yōu)化試樣中殘余應(yīng)力的分布具有輔助作用。
　　4、分析認(rèn)為，不同合金碳含量淬火-配分試樣中，影響殘余應(yīng)力分布的主要因素為馬氏體基體的碳貧化和殘余奧氏體含量。低碳試樣中馬氏體基體內(nèi)的碳貧化程度較中碳試樣嚴(yán)重(低碳內(nèi)約為0.05wt%而中碳

5、內(nèi)約為0.09wt%)，但因?yàn)槠錃堄鄪W氏體含量僅為后者的~1/3(低碳內(nèi)約為7%而中碳內(nèi)約為23%)，因此由低碳試樣中殘余應(yīng)力高于中碳試樣這一事實(shí)表明，殘余奧氏體對(duì)應(yīng)力的弛豫作用甚于馬氏體基體的碳貧化。
　　5、細(xì)化晶粒提高強(qiáng)度，但在低碳和中碳試樣中均顯現(xiàn)細(xì)化晶粒反而降低殘余應(yīng)力，這可能與細(xì)化晶粒降低Ms溫度進(jìn)而推遲相變的發(fā)生有關(guān)。由晶粒細(xì)化引起Ms溫度降低而導(dǎo)致的熱應(yīng)力補(bǔ)償約占特定組分鋼中粗細(xì)晶殘余應(yīng)力差的1/2到1/4，能顯著